CN103497745B - 一种通过原位形成有机土增稠生物柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过原位形成有机土增稠生物柴油的方法，包括以下步骤：（1）以100质量份计，取黏土1-10份，按相当于所用黏土0.8-1.2倍阳离子交换容量取季铵化合物，其余为生物柴油，季铵化合物作为阳离子表面活性剂；（2）将黏土、季铵化合物、甘油和生物柴混合制成混合体系，加热搅拌混合体系，使季铵盐溶解并使得黏土分散均匀，即得到稠化的生物柴油。本发明可以制备单双链阳离子表面活性剂改性的有机土，较水相有机土制备简单，能耗低，降低了成本，对于钻井领域而言，也可利用井底高温进行自然造浆，而不必添加使用有机土，使用较廉价的生物柴油作为油基，同时可以有效利用生物柴油生产过程中的副产物甘油，节约了成本。

Description

一种通过原位形成有机土增稠生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及一种通过原位形成有机土增稠生物柴油的方法，尤其涉及一种通过原位形成有机土增稠油基钻井液用生物柴油的方法，属于有机土增稠生物柴油制备技术领域。
背景技术
有机土重要的一大应用领域是作为流变助剂用于非水溶剂体系，而其中油基钻井液占据了较大的份额。随着环保意识的增强，海洋钻井及部分陆地钻井用油基钻井液多使用白油等矿物油作为基础油相，成本较生物柴油高40%，而现有商品有机土在此些非极性烷烃类介质中造浆性普遍较差，一般多借助高温高剪切及极性活化剂等达到所期望的粘度以及切力，步骤较为复杂。
目前各行业所使用有机土多是通过湿法或干法预先制得有机土，然后再将其用于增加各种有机溶剂的粘度，以满足实际需求，而其中涉及钠化、改性、烘干、粉碎等一系列工艺，能耗较大，尤其是湿法制备有机土用水和无水乙醇的量亦较大，造成资源的消耗较大。
中国科学院广州能源研究所的马隆龙在《生物质能产业发展与科技创新调研报告》中写到今日在欧美等国生物柴油燃料已经投入商业应用长达20年之久。可是由于缺乏生物柴油与石化柴油的相关掺混比标准，我国生物柴油却迟迟未能进入汽车燃料领域。大规模推广生物柴油，仍存在生产成本高、原料短缺、关键技术难以突破等制约因素。由于还没有生物柴油的统一标准，因此无法制定生物柴油产品规格，规范生物柴油推向市场的程序，难以保证生物柴油的质量。在用作燃料油过程中，存在诸如使车辆和加油站橡塑部件溶胀、油缸油污的溶落引起滤网堵塞，含水量较高热值降低的问题。生物柴油和普通的车用柴油不同，其储存、运输包括最终加油都需要专门的设备。如果要使用生物柴油，必须重新更换整套设备。由于种种原因，生物柴油并没有进入中石化、中石油等成品油消费市场，只有少量的生物柴油用于车用替代燃料。生物柴油用于替代燃料并在柴油机上大规模使用还尚待时日。生物柴油的来源之一是地沟油，用作酯基钻井液的基液，可以减少把地沟油重新送上餐桌的诱因，降低食品安全风险，同时可以利用过剩的产能。生物柴油用作酯基钻井液基液还具有可降解，不易挥发，稳定性好，环境友好，含硫量低，闪点高，运输、储存、使用安全等优点。酯基钻井液属于第一代合成基钻井液，具有良好的润滑和抑制性，对环境污染小。与柴油相比，酯基液的闪点较高，倾点较低，不易燃，流动性好。
发明内容
本发明针对现有白油分散有机土成本高的不足，使用生物柴油分散有机土，更可以利用生物柴油制备过程中的副产物甘油，提供一种过程简单，成本低的原位形成有机土增稠生物柴油的方法。
本发明的通过原位形成有机土增稠生物柴油的方法，包括以下步骤：
（1）以100质量份计，取黏土1-10份，按相当于所用黏土0.8-1.2倍阳离子交换容量(CEC）取季铵化合物，其余为生物柴油，季铵化合物作为阳离子表面活性剂；
（2）将黏土、季铵化合物和生物柴油三者混合制成混合体系，在低于有机溶剂沸点条件下，加热搅拌混合体系，使季铵盐溶解并使得黏土分散均匀，即得到稠化的生物柴油。
步骤（1）中当季铵化合物为单链季铵化合物时，加入与季铵化合物等量的甘油，以促进季铵化合物溶解。
所述黏土为各种蒙脱土，优选钠基蒙脱土。
所述季铵化合物为双十八烷基二甲基氯化铵，双十八烷基甲基苄基氯化铵，双十八烷基二甲基溴化铵，十八烷基三甲基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵，十四烷基三甲基溴化铵，十二烷基三甲基溴化铵，十二烷基二甲基苄基溴化铵。
所述生物柴油为脂肪酸甲酯，包括含少量沥青的脂肪酸甲酯。
本发明可以制备单双链阳离子表面活性剂改性的有机土，较水相有机土制备简单，能耗低，降低了成本，对于钻井领域而言，也可利用井底高温进行自然造浆，而不必添加使用有机土，使用较廉价的生物柴油作为油基，同时可以有效利用生物柴油生产过程中的副产物甘油，节约了成本。
附图说明
图1是实施例1中两种样品及其所用生物柴油粘度曲线图。
图2是10wt%黏土和季铵盐稠化生物柴油的状况图片。
具体实施方式
实施例1
本实施例是先配制季铵盐、黏土和生物柴油的混合体系，通过适当的加热及剪切作用，原位形成有机土，从而稠化生物柴油，并与水相中合成的有机土的增粘效果进行了对比。具体过程如下：
以100份质量计，钠基蒙脱土2.1份，十六烷基三甲基溴化铵0.9份（季铵盐加量相当于所用蒙脱土1.0CEC）分散于97份生物柴油中，制得蒙脱土与季铵盐总和质量分数为3%的混合体系，记为1#样品。称取0.6g商业有机土分散于19.4g生物柴油中，制得有机土质量分数为3%的混合体系，记为2#样品。此2个样品及所用生物柴油粘度曲线如图1示。
实施例2
本实施例是制备黏土和单链季铵盐质量分数为10%的体系，具体过程如下：
以100份质量计，钠基蒙脱土7份，十六烷基三甲基溴化铵3份（季铵盐加量约等于所用蒙脱土1.0CEC），分散90份生物柴油中，制得蒙脱土和季铵盐质量分数为10%的混合体系，后将此样品密封置于80℃水浴中恒温搅拌1小时，后转移至比色管中于室温条件下静置，由实验结果知，此样品冷却至室温后变成凝胶状，如图2所示。
实施例3
本实施例是制备黏土和双链链季铵盐质量分数为10%的体系，具体过程如下：
以100份质量计，钠基蒙脱土5.4份，双十八烷基二甲基氯化铵4.6份（季铵盐加量约等于所用蒙脱土1.2CEC）分散于90份生物柴油中，制得蒙脱土和季铵盐质量分数为10%的混合体系，后将此样品密封置于80℃水浴中恒温搅拌1小时，后转移至比色管中于室温条件下静置，由实验结果知，此样品冷却至室温后变成凝胶状。
实施例4
本实施例是制备黏土质量分数1%的体系，具体过程如下：
以100份重量计，钠基蒙脱土1份，双十八烷基二甲基氯化铵0.57份（季铵盐加量约等于所用蒙脱土0.8CEC），余量为生物柴油，制得黏土质量分数1%的体系，后将此样品密封置于80℃水浴中恒温搅拌1小时，后转移至比色管中于室温条件下静置，由实验结果知，此样品较生物柴油表观粘度升高，但分散稳定性较差。
实施例5
本实施例是制备黏土质量分数10%的体系，具体过程如下：
以100份重量计，钠基蒙脱土10份，十六烷基三甲基溴化铵5.14份（季铵盐加量约等于所用蒙脱土1.2CEC），加入5.14份甘油促进十六烷基三甲基溴化铵溶解，余量为生物柴油，制得黏土质量分数为10%的体系，后将此样品密封置于80℃水浴中恒温搅拌1小时，后转移至比色管中于室温条件下静置，由实验结果知，此样品冷却至室温后形成强度很高的凝胶，并且外表面剧烈收缩导致开裂。

Claims (2)

1.一种通过原位形成有机土增稠生物柴油的方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)以100质量份计，取黏土1-10份，按相当于所用黏土0.8-1.2倍阳离子交换容量取季铵化合物，并加入与季铵化合物等量的甘油，其余为生物柴油，季铵化合物作为阳离子表面活性剂；
(2)将黏土、季铵化合物和生物柴油三者混合制成混合体系，在低于有机溶剂沸点条件下，加热搅拌混合体系，使季铵盐溶解并使得黏土分散均匀，即得到稠化的生物柴油；
所述黏土为钠基蒙脱土；
所述季铵化合物为单链阳离子表面活性剂，具体为十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵。
2.根据权利要求1所述的通过原位形成有机土增稠生物柴油的方法，其特征是：所述生物柴油为脂肪酸甲酯。
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